4 Общие положения
4.1 Классы характеристик процесса измерений
Настоящий стандарт устанавливает для каждого измеряемого показателя КЭ три класса характеристик процесса измерения — A, S и В (далее — классы A, S, В). Для каждого класса определены методы измерений и соответствующие требования к характеристикам СИ.
Класс А
Данный класс применяют, если необходимо проведение точных измерений, например, при проверке соответствия стандартам, устанавливающим нормы КЭ, при выполнении условий договоров, предусматривающих возможность разрешения спорных вопросов путем измерений и т.д. Любые измерения показателя КЭ, проведенные двумя различными СИ, соответствующими требованиям класса А, должны при измерении одних и тех же сигналов обеспечивать получение воспроизводимых результатов с установленной для данного показателя неопределенностью.
Класс S
Данный класс применяют при проведении обследований и оценке КЭ с использованием статистических методов, в том числе при ограниченной номенклатуре показателей. Хотя интервалы времени измерений показателей КЭ для классов S и А одинаковы, требования к характеристикам процесса измерения класса S снижены.
Класс В
Данный класс установлен для того, чтобы избежать признания СИ многих существующих типов устаревшими.
Примечание — Класс В не рекомендован для вновь разрабатываемых СИ. В следующем издании настоящего стандарта класс В может быть исключен.
Области значений влияющих величин при определении соответствия каждому классу установлены в 6.1. Класс устанавливают с учетом применения конкретного СИ.
Примечания
1 Изготовитель СИ должен указать влияющие величины, не установленные в настоящем стандарте, которые могут ухудшить характеристики СИ. Рекомендации по этому вопросу приведены в [1].
2 СИ может быть изготовлено для измерения всех показателей КЭ, указанных в настоящем стандарте (стандарте, устанавливающем нормы КЭ в системах электроснабжения различного назначения), или их части и должно предпочтительно соответствовать одному и тому же классу при измерении различных показателей.
3 При изготовлении СИ должен быть установлен перечень измеряемых показателей КЭ, классы характеристик процесса измерения по каждому показателю, интервалы изменения входного напряжения Udin для каждого класса, а также необходимые требования и дополнительное оборудование, обеспечивающие соответствие классам процесса измерения (синхронизация, применение измерительных преобразователей, периодичность калибровки, пределы изменения температуры и т.д.).
4 Для классов приняты следующие обозначения: A («advanced») — «повышенного типа»; S («survey») — «для наблюдений». Класс В («basic») — «начальный» не рекомендован для СИ новых типов, так как может быть исключен в следующем издании настоящего стандарта.
4.2 Организация измерений
Измерение электрической величины может проводиться при непосредственном подключении СИ в точке сети, что, в основном, имеет место в низковольтных электрических системах, или с использованием измерительного преобразователя.
Полная измерительная цепь показана на рисунке 1.
СИ, предназначенное для измерения показателей КЭ, может включать в себя все элементы, входящие в полную измерительную цепь (см. рисунок 1), или их часть.
В нормативной части настоящего стандарта измерительные преобразователи и связанные с ними неопределенности измерений не рассматриваются.
Описание и характеристики измерительных преобразователей приведены в приложении А, подраздел А.3.
4.3 Измеряемые электрические величины
Измерения в системах электроснабжения однофазного и трехфазного переменного тока могут в зависимости от задач проводиться между фазными проводами и нейтральным проводом («фаза-нейтраль»), между фазными проводами («фаза-фаза») или между нейтральным проводом и проводом защитного заземления.
Настоящий стандарт не устанавливает порядок выбора электрических величин, подлежащих измерениям.
Методы измерений, установленные в настоящем стандарте, предусматривают проведение независимых измерений в каждом канале, за исключением измерений несимметрии напряжений, которые проводятся только в трехфазных системах электроснабжения.
Мгновенные междуфазные значения напряжения могут быть измерены непосредственно или получены из мгновенных фазных (фаза-нейтраль) значений напряжения.
Измерения тока могут проводиться в каждом проводе электрической сети, включая нейтральный провод и провод защитного заземления.
Примечание — В ряде случаев целесообразно проводить одновременные измерения тока и напряжения и связывать результаты измерений тока в одном проводе с результатами измерений напряжения между этим проводом и опорным проводом, например, проводом защитного заземления или нейтральным проводом.
4.4 Объединение результатов измерений по времени
Применяют следующий порядок объединения результатов измерений показателей КЭ по времени.
Класс А
В качестве основного интервала времени при измерениях показателей КЭ, характеризующихся среднеквадратическим значением (относящихся к напряжению, гармоникам и интергармоникам, несимметрии напряжений, установившемуся отклонению напряжения в системах электроснабжения 50 Гц), должен быть принят интервал длительностью 10 периодов для систем электроснабжения частотой 50 Гц или 12 периодов — для систем электроснабжения частотой 60 Гц.
Измерения на основных интервалах времени 10/12 периодов должны синхронизироваться с текущим временем при каждой 10-минутной отметке текущего времени внутренних часов СИ (см. рисунок 2).
i, j, k — номера основных интервалов времени при измерениях показателей КЭ
Рисунок 2 — Синхронизация объединенных интервалов для класса А
Неопределенность этого измерения включают в неопределенность измерения каждого показателя КЭ, указываемую в протоколе измерений.
Измерения показателей КЭ, установленных в ГОСТ 13109, включая установившееся отклонение напряжения, размах изменения напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения, коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности; коэффициент временного перенапряжения проводят на основном интервале времени измерений 10 периодов.
Результаты измерений на основных интервалах времени затем объединяют для получения значений показателей КЭ для трех различных увеличенных интервалов времени (далее — объединенные интервалы):
3 с (150 периодов для систем электроснабжения частотой 50 Гц или 180 периодов для систем частотой 60 Гц);
10 мин;
2 ч.
Примечания
1 В ряде случаев могут быть применены другие объединенные интервалы, например 1 мин. При их использовании метод объединения результатов измерений должен соответствовать установленному в настоящем стандарте. Например, метод объединения результатов измерений на интервале времени 1 мин должен быть аналогичен методу объединения на интервале 10 мин.
2 Рекомендации по применению объединенных результатов измерений приведены в приложении В, подразделы В.1, В.2.
Класс S
Основной и объединенные интервалы времени должны быть такими же, как для класса А. Синхронизацию результатов измерений на основных интервалах времени 10/12 периодов с текущим временем проводят в соответствии с рисунками 3 и 4.
Класс В
Число и длительности объединенных временных интервалов устанавливает изготовитель СИ.
4.5 Алгоритм объединения результатов измерений
4.5.1 Требования
За значение величины на объединенном интервале времени принимают значение, равное корню квадратному из среднеарифметического значения квадратов входных величин.
Примечание — При измерениях дозы фликера применяют иной алгоритм объединения результатов измерений (см. ГОСТ Р 51317.4.15).
4.5.2 Объединение на интервале времени 150/180 периодов
Класс А
Значение величины на объединенном интервале времени 3 с (150/180 периодов) получают объединением пятнадцати результатов измерений на основных интервалах времени (10/12 периодов). Пропуски между интервалами времени 10/12 периодов не допускаются.
Объединенные интервалы времени 3 с (150/180 периодов) синхронизируют с текущим временем при каждой 10-минутной отметке текущего времени, как показано на рисунке 2.
В момент 10-минутной отметки текущего времени начинается новый интервал 150/180 периодов и вместе с тем завершается предыдущий интервал 150/180 периодов. В результате возникает перекрытие между двумя интервалами 150/180 периодов (перекрытие 2 на рисунке 2).
Класс S
Значение величины на интервале времени 150/180 периодов получают объединением результатов измерений на основных интервалах времени 10/12 периодов. Синхронизация при каждой 10-минутной отметке текущего времени возможна, но не является обязательной (см. рисунок 3). Пропуски отдельных интервалов 10/12 периодов при измерениях показателей КЭ допустимы при измерениях гармоник, интергармоник, сигналов в электрических сетях и несимметрии. При этом в течение каждого объединенного интервала 150/180 периодов должны быть использованы не менее трех результатов измерений на основных интервалах 10/12 периодов, причем каждые 50/60 периодов должен быть использован по меньшей мере один результат измерений на интервале 10/12 периодов (см. рисунок 4). При измерениях других показателей КЭ значение величины на объединенном интервале времени 150/180 периодов получают объединением пятнадцати результатов измерений на интервалах времени 10/12 периодов, полученных без пропусков.
i, j, k — номера основных интервалов времени при измерениях показателей КЭ
Рисунок 3 — Синхронизация объединенных интервалов для класса S: измерение показателей КЭ, для которых пропуски недопустимы
Рисунок 4 — Синхронизация объединенных интервалов для класса S: измерение показателей КЭ, для которых пропуски допускаются
Класс В
Метод объединения результатов измерений устанавливает изготовитель СИ.
4.5.3 Объединение на интервале времени 10 мин
Класс А
Объединенное значение величины на интервале времени 10 мин должно быть связано с текущим временем (включать метку текущего времени). Метка времени должна указывать время окончания 10-минутного интервала. Значение величины на объединенном интервале времени 10 мин получают объединением результатов измерений на основных интервалах времени 10/12 периодов. Пропуски между интервалами времени 10/12 периодов не допускаются. Каждый 10-минутный интервал начинается в момент 10-минутной отметки текущего времени. 10-минутные отметки текущего времени используются также для синхронизации основных интервалов 10/12 периодов и объединенных интервалов 150/180 периодов (см. рисунок 2).
Последний основной интервал (интервалы) времени (10/12 периодов), входящий в 10-минутный объединенный интервал, будет, как правило, перекрывать 10-минутную отметку текущего времени. Любой результат измерений на перекрывающем интервале времени 10/12 периодов (см. перекрытие 1 на рисунке 2) включают в объединенный результат для данного 10-минутного интервала времени.
Класс S
Для класса S может быть применен алгоритм объединения результатов измерений на интервале времени 10 мин, установленный для класса А.
Допускается также применение упрощенного алгоритма объединения, указанного ниже.
Новый 10-минутный объединенный интервал должен начинаться после 10-минутной отметки текущего времени в момент начала нового основного интервала времени 10/12 периодов. Синхронизация 10-минутных интервалов времени и основных интервалов времени 10/12 периодов с текущим временем не требуется. Допускается свободный сдвиг 10-минутного объединенного интервала времени относительно текущего времени внутренних часов СИ.
Объединенный результат на интервале времени 10 мин должен включать метку текущего времени. Метка времени должна указывать время окончания 10-минутного интервала.
При данном алгоритме объединения результатов измерений перекрытия будут отсутствовать, как показано на рисунках 3 и 4.
Примечание — Значение частоты в системе электроснабжения может быть выше или ниже номинального значения. В примере, представленном на рисунке 3, значение частоты ниже номинального и объединенный интервал 150/180 периодов перекрывают 10-минутную отметку текущего времени. В примере, представленном на рисунке 4, значение частоты выше номинального, и имеют место пропуски измерений. Объединенный интервал 150/180 периодов заканчивается ранее 10-минутной отметки текущего времени.
Класс В
Алгоритм объединения результатов измерений устанавливает изготовитель СИ.
4.5.4 Объединение на интервале времени 2 ч
Класс А
Значение величины на объединенном интервале времени 2 ч получают объединением 12 результатов измерений на объединенных 10-минутных интервалах времени. Пропуски между интервалами времени 2 ч или их перекрытия не допускаются. Начала интервалов времени 2 ч должны совпадать с часовыми отметками четных часов текущего времени СИ.
Класс S
Для класса S применяют алгоритм объединения результатов измерений, установленный для класса А.
Класс В
Алгоритм объединения результатов измерений устанавливает изготовитель СИ.
4.6 Неопределенность измерения текущего времени
При измерениях показателей КЭ в системах электроснабжения частотой 50 Гц неопределенность измерения текущего времени СИ определяют по отношению к времени «Национальной шкалы координированного времени Российской Федерации UTC (SU)» (см. 3.2).
Класс А
Неопределенность измерения текущего времени не должна превышать ±20 мс при измерениях в системах электроснабжения частотой 50 Гц и ±16,7 мс — в системах электроснабжения частотой 60 Гц, независимо от длительности объединенного интервала времени.
Данное требование к измерению текущего времени может быть выполнено, например, с применением процедуры синхронизации, периодически проводимой во время измерений, с помощью приемника систем ГЛОНАСС, GPS или путем приема радиосигналов точного времени.
Если синхронизация с помощью внешнего сигнала невозможна, допустимое отклонение текущего времени должно быть менее 1 с за 24 ч, однако данное допущение не исключает выполнения требования к неопределенности, указанного выше.
Примечание — Данное требование является необходимым для получения одинаковых 10-минутных и двухчасовых объединенных результатов при измерении одного и того же входного электрического сигнала двумя СИ, применяющими методы измерений с характеристиками класса А. Данное требование также является необходимым при использовании более чем одного СИ по классу А, устанавливаемых в разных местах.
Класс S
Неопределенность измерения текущего времени не должна превышать ±5 с за 24 ч.
Класс В
Неопределенность измерения текущего времени и метод определения объединенных интервалов (при их наличии) устанавливает изготовитель СИ. Изготовитель СИ устанавливает метод расчета неопределенности измерения текущего времени.
4.7 Концепция маркирования
Во время провала напряжения, перенапряжения или прерывания напряжения алгоритм, применяемый при измерении других показателей КЭ (например, частоты), может привести к недостоверному результату. Маркирование результатов измерений позволяет избежать учета единственного события более чем один раз для различных показателей (например, учета единственного провала напряжения как одновременного провала напряжения и отклонения частоты) и показать, что объединенное значение может быть недостоверным.
Маркирование проводят только при воздействии провалов напряжения, перенапряжений и прерываний напряжения. Выявление провалов напряжения и перенапряжений зависит от пороговых значений, установленных в СИ, оказывающих влияние на принятие решения о том, какие данные должны маркироваться.
Маркирование выполняют при проведении измерений с характеристиками процесса измерения классов А и S показателей КЭ, относящихся к частоте, значению напряжения, дозе фликера, несимметрии напряжений, гармоникам и интергармоникам напряжения, напряжениям сигналов передачи данных и при измерениях отрицательного и положительного отклонения напряжения.
Маркирование должно выполняться при проведении измерений с характеристиками процесса измерения классов А и S следующих показателей КЭ, установленных в ГОСТ 13109: установившегося отклонения напряжения, размаха изменения напряжения, дозы фликера, коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения, коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности, коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности, коэффициента временного перенапряжения.
Если во время конкретного интервала времени какое-либо из значений маркируется, объединенный результат измерений, включающий в себя это значение, тоже подлежит маркированию. Маркированное значение должно сохраняться и вводиться в процесс объединения результатов измерений так же, как и другие значения. Поэтому если во время конкретного интервала времени какое-либо из значений маркируется, то все объединенные значения, включающие в себя маркированные значения, также должны маркироваться и сохраняться.
Примечание — Маркирование должно включать сведения о дате и времени. Маркирование свидетельствует о наличии определенных проблем при выполнении измерений. Если в стандартах, устанавливающих нормы КЭ, не изложены правила оценки маркированных данных, порядок их применения устанавливает пользователь СИ, заявитель испытаний или испытательная лаборатория.
|
